陳春曉（綜述），張宇忠（審校）

（北京中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，北京 100029）

microRNA（miRNA）是一類(lèi)新的內(nèi)源性的長(zhǎng)度為19～25個(gè)核苷酸的非編碼小分子RNA，由高等真核生物基因組編碼。繼1993年在果蠅中發(fā)現(xiàn)第一個(gè)miRNA以來(lái)，現(xiàn)已有15172個(gè)miRNAs相繼在脊椎動(dòng)物、果蠅、蠕蟲(chóng)、植物和病毒等142個(gè)物種中被發(fā)現(xiàn)，估計(jì)在人類(lèi)基因組中可能存在約1000個(gè)miRNAs［1］。miRNA 參 與生命過(guò)程中一系列重要進(jìn)程，包括發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化和凋亡。近期研究發(fā)現(xiàn)，不同類(lèi)型腫瘤有不同組合的異常miRNA表達(dá)譜，miRNA可通過(guò)類(lèi)似癌基因和抑癌基因的作用參與腫瘤發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸過(guò)程［2，3］。繼 miRNA-15 和 miRNA-16首次被Calin等［4］證實(shí)為具有抑癌基因作用以來(lái)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量與消化系腫瘤密切相關(guān)的miRNA。現(xiàn)就常見(jiàn)消化系統(tǒng)腫瘤miRNA的研究進(jìn)展予以綜述。

1 miRNA的概述

1.1 miRNA的基因結(jié)構(gòu)和定位 miRNA是一種小的內(nèi)源性非編碼RNA分子，由19～25個(gè)核苷酸組成，廣泛存在于真核生物中。大多數(shù)人類(lèi)的miRNA位于蛋白編碼或非蛋白編碼基因的內(nèi)含子區(qū)域，其余的 miRNA位于基因組的轉(zhuǎn)錄本之間，或者在mRNA 3'非編碼區(qū)。此外，也有幾個(gè)miRNA聚集在一起，成為一個(gè)miRNA基因簇，如19號(hào)染色體上有54個(gè)miRNA組成的一個(gè)基因簇［5］。

1.2 miRNA的生物合成和基因表達(dá)調(diào)控 miRNA的生成過(guò)程起始于初期miRNA的產(chǎn)生，它在細(xì)胞核內(nèi)由編碼miRNA的基因轉(zhuǎn)錄生成，長(zhǎng)度為幾百到幾千個(gè)核苷酸不等。miRNA的生成過(guò)程如下:首先miRNA基因由RNA聚合酶Ⅱ介導(dǎo)，轉(zhuǎn)錄成初期miRNA，在核內(nèi)經(jīng)RnaseⅢ Drosha和雙鏈RNA結(jié)合蛋白Pasha加工，形成具3'端突出莖環(huán)結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)約70 nt的前體miRNA分子，然后經(jīng)RNA-GTP依賴(lài)的轉(zhuǎn)運(yùn)子exportin5轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)。在胞質(zhì)內(nèi)，另一個(gè)RnaseⅢDicer將其剪切成長(zhǎng)度約22 nt的miRNA雙鏈。這種雙鏈很快被引導(dǎo)進(jìn)入miRNA誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合物中，并保留在這一復(fù)合物中。miRNA的5'末端結(jié)構(gòu)在miRNA進(jìn)入miRNA誘導(dǎo)的基因沉默復(fù)合物的過(guò)程和在其保持穩(wěn)定性方面是非常重要的，而且對(duì)于其生物學(xué)功能也相當(dāng)關(guān)鍵［6］。

miRNA的功能主要是調(diào)控mRNA的代謝。成熟的miRNA結(jié)合到與其互補(bǔ)的mRNA位點(diǎn)，根據(jù)兩者序列互補(bǔ)性分別通過(guò)兩種機(jī)制負(fù)調(diào)控基因表達(dá)。當(dāng)miRNA與mRNA不完全互補(bǔ)時(shí)，miRNA在蛋白質(zhì)翻譯水平上抑制其表達(dá);如果miRNA與位點(diǎn)完全互補(bǔ)，那么這些miRNA的結(jié)合往往引起mRNA降解［5］。

1.3 miRNA在腫瘤中的作用 miRNA在正常的生理過(guò)程中具有廣泛的細(xì)胞功能，包括細(xì)胞增殖、分化、凋亡，miRNA是人類(lèi)腫瘤的主要參與者，miRNA與腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡有關(guān)。腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞中miRNA表達(dá)譜具有明顯差異，且大約50%的已知miRNA在基因組定位于與腫瘤相關(guān)的脆性位點(diǎn)，這些位點(diǎn)中miRNA通?？梢种颇[瘤細(xì)胞的表達(dá)［7］。miRNA基因高頻率出現(xiàn)在這些與腫瘤密切相關(guān)的易變基因組中，miRNA通過(guò)mRNA的3'非編碼區(qū)在轉(zhuǎn)錄調(diào)控后發(fā)揮其調(diào)控作用。完全互補(bǔ)堿基配對(duì)導(dǎo)致mRNA降解，而不互補(bǔ)堿基配對(duì)抑制功能蛋白的翻譯［8］。

2 miRNA與幾種常見(jiàn)的消化系統(tǒng)腫瘤

消化系腫瘤發(fā)病率、病死率約占全部腫瘤的30%，特別是肝癌、胃癌和結(jié)腸癌的發(fā)病率位居惡性腫瘤發(fā)病率前五位［9］。在我國(guó)及大多數(shù)發(fā)展中國(guó)家，消化系腫瘤發(fā)病及病死率更占全部腫瘤的50%以上［9］。深入了解miRNA參與消化器官腫瘤發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制，將有助于消化器官腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)、診斷和治療。

2.1 miRNA與肝細(xì)胞癌 目前至少發(fā)現(xiàn)有兩類(lèi)miRNA與肝細(xì)胞癌的關(guān)系密切，其中一類(lèi)在肝癌組織中表達(dá)下調(diào)，如miRNA-193b，另一類(lèi)在肝癌組織中表達(dá)上調(diào)，如 miRNA-21。Xu等［10］采用定量實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative real-time polymerase chain reaction，qRT-PCR）技術(shù)研究miRNA-193b在肝癌組織及癌旁正常組織中的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)miRNA-193b在肝癌組織表達(dá)明顯下調(diào)，miRNA-193b直接調(diào)控細(xì)胞周期蛋白D1和癌基因EST1的表達(dá)，通過(guò)作用于癌基因通路抑制肝細(xì)胞癌的發(fā)展，因而具有抑癌基因的作用。Meng等［11］采用基因芯片技術(shù)分析肝細(xì)胞癌中miRNA的表達(dá)譜，發(fā)現(xiàn)miRNA-21在肝細(xì)胞癌組織中過(guò)度表達(dá)，并且能下調(diào)抗癌基因張力蛋白同源10號(hào)染色體缺失的磷酸酶的表達(dá)，抑制腫瘤細(xì)胞增殖、浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移。張力蛋白同源10號(hào)染色體缺失的磷酸酶基因可作為miRNA-21的靶基因，miRNA-21通過(guò)介導(dǎo)張力蛋白同源10號(hào)染色體缺失的磷酸酶基因依賴(lài)途徑導(dǎo)致肝細(xì)胞癌的發(fā)展和擴(kuò)散。

2.2 miRNA與胃癌 目前發(fā)現(xiàn)與胃癌密切相關(guān)的miRNA主要有具有癌基因作用的miRNA-21和miRNA-155，具有抗癌基因作用的有 miRNA-145、miRNA-221和 miRNA-126。Liu 等［12］采用 qRT-PCR技術(shù)測(cè)定胃癌組織及癌旁正常組織石蠟標(biāo)本中miRNA-21、miRNA-145和 miRNA-155的表達(dá)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)癌組織中miRNA-21和miRNA-155的表達(dá)明顯升高，而癌組織中miRNA-145表達(dá)下調(diào)，結(jié)果表明miRNA-21和 miRNA-155具有癌基因作用，而miRNA-145具有抗癌基因作用。韓彥龍等［13］采用熒光qPCR技術(shù)研究miRNA-221在51例胃腺癌組織及癌旁正常組織中的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)miRNA-211在癌組織中的表達(dá)高于正常組織。另外，采用生物信息技術(shù)預(yù)測(cè)miRNA-221調(diào)控p53和p27靶基因的表達(dá)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miRNA-221在胃腺癌組織表達(dá)上調(diào)可能是通過(guò)調(diào)控p53和p27等抑癌基因的表達(dá)而發(fā)揮作用的。Feng等［14］在研究胃癌SGC-7901細(xì)胞株中miRNA-126的表達(dá)時(shí)發(fā)現(xiàn)，miRNA-126的表達(dá)增強(qiáng)可有效抑制細(xì)胞周期G0/G1，從而抑制腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。

2.3 miRNA與結(jié)直腸癌 近期研究發(fā)現(xiàn)，miR-145和miRNA-195結(jié)直腸癌中具有抗癌作用。Arndt等［15］利用MirVana miRNA Bioarrays檢測(cè)8個(gè)結(jié)直腸癌細(xì)胞系模型和45個(gè)不同分期的結(jié)直腸癌組織及癌旁正常組織的miRNA表達(dá)譜，結(jié)果從中鑒定出了37個(gè)差異表達(dá)的 miRNAs，其中有11個(gè)差異表達(dá)miRNAs共存于CRC和正常結(jié)腸組織及CRC細(xì)胞系中。使用基因組富集分析鑒定與信號(hào)通路相關(guān)差異表達(dá)的miRNA分析轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移性同源細(xì)胞系基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)參與細(xì)胞周期和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白通路的miR-145在轉(zhuǎn)移性細(xì)胞系中顯著下調(diào)。Liu等［16］比較81例結(jié)直腸癌組織及癌旁正常組織中miRNA-195的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)其在癌組織中表達(dá)下調(diào)，在結(jié)直腸癌HT-29和LoVo細(xì)胞系中miRNA-195的復(fù)原可以降低細(xì)胞活性，促進(jìn)細(xì)胞的凋亡和抑制腫瘤活性，可作為miRNA-195的靶基因。

2.4 miRNA與胰腺癌 miRNA-155和miRNA-21在胰腺癌中的過(guò)表達(dá)可能成為胰腺癌的早期信號(hào)。Habbe等［17］采用qRT-PCR技術(shù)測(cè)定15例導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤（即非浸潤(rùn)性胰腺癌的癌前病變）組織及癌旁正常組織中miRNA-155和miRNA-21的表達(dá)，結(jié)果顯示癌組織顯著性過(guò)表達(dá);采用鎖定的核酸原位雜交技術(shù)對(duì)64例導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤登記病例、10例外科切除導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤患者和5例非腫瘤性胰膽功能障礙患者（疾病控制）的胰液標(biāo)本中miRNA-155和miRNA-21進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)64例導(dǎo)管內(nèi)乳頭狀黏液性腫瘤患者中有83%出現(xiàn)miR-155的異常表達(dá)，81%出現(xiàn)miR-21的異常表達(dá);對(duì)照組中有7%出現(xiàn)miR-155異常表達(dá)，miR-21的過(guò)表達(dá)有2%。miR-155和miRNA-21的異常表達(dá)是胰腺癌多階段進(jìn)展的早期信號(hào)。Moriyama等［18］采用qRT-PCR技術(shù)測(cè)定25例胰腺癌患者的癌組織和周?chē)＝M織中miRNA-21表達(dá)，發(fā)現(xiàn)癌組織表達(dá)明顯增加。通過(guò)轉(zhuǎn)染miRNA-21前體或抑制劑，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)染了miRNA-21前體的癌細(xì)胞增殖、浸潤(rùn)和對(duì)抗腫瘤藥物的耐藥性均增強(qiáng)，相反轉(zhuǎn)染了其抑制劑后則發(fā)揮抑制作用。

2.5 miRNA與食管癌 miRNA-21與食管癌的關(guān)系也很密切。Feber等［19］采用芯片分析技術(shù)，比較食管鱗狀細(xì)胞癌組織與正常上皮組織中miRNA表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)miRNA-203和miRNA-205在癌組織中的表達(dá)是正常上皮組織中的1/11～1/6，而miRNA-21的表達(dá)則高3～5倍，miRNA表達(dá)譜的差異可以把食管腫瘤組織和正常組織區(qū)分開(kāi)，其可能成為食管鱗狀細(xì)胞癌確診的一個(gè)指標(biāo)。Hiyoshi等［20］采用 qRTPCR Taqman探針和原位雜交技術(shù)測(cè)定20個(gè)食管鱗狀細(xì)胞癌組織及癌旁正常組織和7種鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞系中miRNA-21的表達(dá)，結(jié)果顯示有90%的癌組織miRNA-21過(guò)表達(dá)，在鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞中程序性細(xì)胞死亡基因4表達(dá)水平與miRNA-21呈負(fù)相關(guān)，miRNA-21在轉(zhuǎn)錄后以程序性細(xì)胞死亡基因4為靶基因調(diào)控細(xì)胞的增殖和浸潤(rùn)，可能成為食管鱗狀細(xì)胞癌新的治療靶點(diǎn)。

3 展望

越來(lái)越多的研究是在尋找miRNA的作用靶點(diǎn)或靶基因，目的在于發(fā)現(xiàn)miRNA在腫瘤中的作用機(jī)制，以期將miRNA應(yīng)用于腫瘤的早期診斷和早期治療，提高消化系統(tǒng)腫瘤患者的生存率。檢測(cè)miRNA表達(dá)的方法主要有miRNA芯片技術(shù)、qRT-PCR和核酸原位雜交等技術(shù)。雖然現(xiàn)有的生物分子技術(shù)已發(fā)現(xiàn)了一些miRNA，但仍有很多miRNA未被發(fā)現(xiàn)，miRNA在消化系統(tǒng)的腫瘤作用也只發(fā)現(xiàn)了一小部分，尚有很大的領(lǐng)域有待進(jìn)一步研究。目前對(duì)miRNA在消化系統(tǒng)腫瘤中的作用及其作用靶點(diǎn)研究還處于初級(jí)水平。結(jié)合臨床以miRNA與消化系腫瘤的關(guān)系作為基石，將miRNA發(fā)展成為腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、診斷及治療的重要醫(yī)療手段。

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